能量的形式与能量的度量—功

教学主题：能量的形式与能量的度量—功教学目标：了解生活中能量的多种存在形式并掌握常见的能量形式，能说出能量的转化关系；知道功的概念以及做功的条件，掌握功的计算公式。

重点难点：能量的转化，功的计算一、多种形式的能量能量是以多种形式存在的，常见的能量形式有：机械能（包括动能和势能）、光能、热能、电能、化学能、核能等。

动能：运动的物体具有的能。

如狂风、行驶的汽车机械能重力势能：物体由于被举高而具有的势能弹性势能：被吹弯了腰的小树○实例，蹦床表演。

演员跳下分三个阶段：第一阶段（最高处到刚与蹦床接触）：重力势能转化为动能；第二阶段（刚与蹦床接触到演员速度达到最大）：重力势能→蹦床的弹性势能与演员和蹦床的动能；第三阶段（演员速度达到最大到演员处于最低点）：重力势能和动能→蹦床的弹性势能。

弹起可分两个阶段。

第一阶段（演员处于最低点到演员速度达到最大）：弹性势能→重力势能和动能；第二阶段（演员速度达到最大到最高处）：动能→重力势能。

○实例，俄国飞船返回舱着陆出现错误，朝地面飞行的不是隔热罩，而是舱门和天线，导致舱门被烧焦，天线被焚毁。

在这一过程中，返回舱能量转化的方式是重力势能→动能→内能。

二、能量的转移和转化概述：自然界中各种形式的能量不是孤立的，不同形式的能量会发生相互转化。

和能量也会在不同的物体之间相互转移。

◇⑴能量的转移：能量由一个物体转移到另一个物体，能量形式不发生变化。

两个存在温差的物体，热量总是从高温物体转移到低温物体。

热传递即内能的转移。

如把一个金属汤匙插入开水中，金属柄会烫手。

//例：狂风把树叶吹得漫天飞舞。

狂风的机械能转移到树叶上。

⑵能量的转化：能量由一种形式转化为另一种形式。

发电机：机械能→电能。

如水力发电：水能（机械能）→电能。

风力发电机发电：机械能→电能。

//电动机：电能→机械能。

电动水泵抽水到屋顶：电能转化为水能（机械能）。

延伸：水壶中的蒸汽将壶盖顶起。

内能→机械能。

//燃料燃烧：化学能→内能。

用煤气灶烧水，水烧开。

又如：滴有白磷的二硫化碳溶液的滤纸自燃；利用火箭发射人造卫星（火箭发射升空）：化学能转化为热能，再转化为机械能。

又如：爆竹腾空而起。

另：柴油机车牵引列车前进：化学能→机械能。

//电热器，如电水壶、电烙铁、电炉、电热毯、饮水机等。

电能→内能。

//光合作用（万物生长靠太阳）：太阳能（光能）→化学能。

延伸：蓄电池充电——电能→化学能。

蓄电池放电——化学能→电能。

//机械能转化为内能而使温度升高的：古人钻木取火；流星进入大气层；⑶所谓的消耗能量、利用能量、获得能量的过程就是能量的相互转化和转移的过程。

☆讨论：①人造卫星在太空中工作所需要的电能来自哪里？答：人造卫星上有许多电器，这些电器的工作需要电能，这些电能是从太阳能转化而来的。

人造卫星上的太阳能帆板实际上就是太阳能电池，它能够将太阳能转化为卫星工作所需要的电能。

延伸：燃料电池，是把氢气、一氧化碳、甲烷等燃料和空气不断输入，直接氧化，使化学能转化为电能。

；提问：三种可燃性气体可以作为燃料的原因是：都可燃烧，放出大量的热。

②间歇泉断断续续地向外喷射热泉水，其能量来自哪里？答：间歇泉是地下岩浆作用的缘故。

在离地下不太深的地方，有滚烫的岩浆，从岩浆表面蒸腾起来的炽热的气流在岩隙中逐渐聚集，形成了巨大的压力，沿着裂隙把裂隙上部的泉水向上挤压，从而形成喷泉。

由此可见，喷泉的内能和机械能来自地球内部的热能（地热能）。

③青蛙从地上跃起，捕捉植物上的害虫。

在这个过程中青蛙消耗了什么能？这些能量到哪里去了？青蛙获得了什么能？这些能量来自哪里？答：青蛙跃起捕食害虫，消耗了储存在青蛙体内的化学能，这些化学能转化为青蛙的机械能。

青蛙捕食害虫使自己体内的化学能得到了补充，这些化学能来自猎物——害虫的化学能，害虫的化学能来自植物的化学能。

□活动：制作小风车①实验现象：当把小风车放在点燃的蜡烛的上方时，风车将会转动。

②这过程中的能量的转化：蜡烛点燃后放出热量，导致周围空气受热上升，气体的流动推动风车转动。

能量的转化情况是：蜡烛的化学能→空气的热能→空气的机械能→风车的机械能。

◇思考：氢氧化钠在水中溶解，溶液温度会升高；硝酸铵在水中溶解，溶液温度会降低。

这两种物质在溶解过程中，能量的形式各发生了怎样的变化？答：氢氧化钠溶解时温度升高，表明有热能产生，这些热能的增加是以化学能的减少为代价的，即能量的转化是：化学能→热能。

硝酸铵溶解时温度降低，表明热能减少，这些热能的减少伴随着化学能的增加，即能量转化是:热能→化学能.☆教学反思：1水力发电是一种间接利用太阳能的形式。

太阳能转化为电能的顺序是：①太阳向空间辐射能量，使江河湖海中的水蒸发。

②水蒸气发生液化、凝华等物态变化。

③以雨雪等形式落回大地。

④地面水形成水位差，水的势能转化为动能。

⑤水轮机将水的动能传给发电机。

⑥发电机将水的动能转化为电能。

//2.肉食性植物，如猪笼草，能吞食停在其上面的昆虫，请简要说明这种植物维持自身生命运动的能量转化过程。

分析：这种植物光合作用时将光能转化为化学能。

捕食昆虫时把动物的化学能转移为自身的化学能。

3.从自来水龙头中流出来的水，在水流不散开的情况下，越向下流，水流越粗还是越细？请解释这一现象。

分析：水流越细。

因为在水向下流的过程中水的重力势能转化为动能，因此越往下水流速度越快。

又由于水的流量（单位时间出水体积）是一定的，所以在流速加快的情况下水柱会变得越来越细。

◇课后习题解答（见课本72页）1.试写出一辆汽车上能量转化的事例。

答：汽油燃烧将化学能转化为汽车发动机的动能。

同时有一部分化学能转化为汽缸等装置的内能，使温度升高。

汽车蓄电池充电时将电能转化为化学能，放电时将化学能转化为电能。

2.最早蒸汽汽车能量转化过程是什么？答：煤的化学能→水的内能→汽车的动能。

延伸：运用到的科学知识：①力的作用是相互的。

②滚动摩擦小于滑动摩擦。

③水受热汽化。

//使汽车向前运动的力是怎样产生的？这个例的施力物体是谁？分析：蒸汽喷出时对车有反作用力，这个反作用力使汽车向前运动。

其施力物体是蒸汽。

练习1．下列对能源的利用事例中，属于利用生物质能的是A 抽水机抽水B 植物的光合作用C 电灯发光D 柴禾燃烧2．维持人体的生命活动需要能量，人们从事生产活动也需要能量，这些能量最终主要来自A 流水和风B 太阳辐射能C 绿色植物的能量D 深埋在地下的煤和石油3下列关于能量的说法中错误的是（）A 人在沉睡时不消耗能量B 人的能量主要来自食物C 燃料提供了汽车运动所需的能量D 声音也具有能量4、．电流通过下列装置时，能将电能转化为机械能的是A 电炉B 电灯C 蓄电池D 电风扇5．早期的蒸汽汽车工作时，能量的转化过程是A 热能→化学能→机械能B 化学能→热能→机械能C 化学能→机械能→热能D 热能→机械能→化学能6．下列过程中，化学能减少的是A 有机物沿食物链传递B 蓄电池充电C 光合作用D 太阳能制取氢气7．国家级风景区雁荡山的大龙湫瀑布被誉为“中国第一高瀑”，瀑布的落差达197米。

水在下落的过程中A 只有动能 B 既有动能，又有势能 C 只有势能 D 动能势能都没有8．以下是跳水运动员从跳板起跳后至入水前过程中的三个瞬间状态：①往上起跳的瞬间；②到达最高点的瞬间；③下落时的状态。

在①→②→③两个过程中发生的能量转化分别是A 势能→动能，势能→动能 B 势能→动能，动能→势能C 动能→势能，势能→动能D 动能→势能，动能→势能9．国家级风景区雁荡山的大龙湫瀑布被誉为“中国第一高瀑”，瀑布的落差达197米。

水在下落的过程中A 只有动能B 既有动能，又有势能C 只有势能D 动能势能都没有10．《深圳商报》2004年3月11日报导：近日一种新型太阳能公共卫生间落户北京东郊民巷，该卫生间的能源全部由位于顶部的太阳能电池板提供，它还能将多余的能量储存在蓄电池里。

这种能量转化和储存的方式是A 太阳能转化为内能，再转化为电能B 太阳能转化为电能，再转化为化学能C 太阳能转化为内能，再转化为化学能D 太阳能转化为电能，再转化为光能11．2001年9月11日，恐怖分子利用劫持的客机，对美国的多个目标实施攻击。

其中，一架质量为104吨，约载35吨燃油的波音757飞机，水平撞击世贸大楼的北部塔楼；另一架质量为156吨，约载51吨燃油的波音767飞机，则水平撞击南部塔楼，使两大楼产生幅度近1米的晃动和燃烧。

一个多小时后两幢110层的高楼相继倒塌，造成数千人的伤亡。

使世贸大楼受众伧的巨大能量是A 飞机的重力势能B 飞机的动能C 飞机的热能D 燃油燃烧产生的热能12．光合作用过程是一个A 合成有机物，贮存能量的过程B 分解有机物，贮存能量的过程C 合成有机物，释放能量的过程D 分解有机物，释放能量的过程13．指出下列能的转化：雪崩：__________________________，太阳能电池:____________________________，热泉水喷发的能量：_______________________，跳远：_________________________，核电站发电：___________________________，燃料燃烧_____________________________，阳光下绿色小草在生长：______________________，白炽灯通电发光：____________________，飞机上投下的炸弹速度越来越快：_________________，三峡大坝蓄水发电：_________________，磨擦生热；___________________________。

14．水电解生成氢气和氧气，该实验过程中能量形式转化主要是电能转化为_________能。

15．火箭用联胺（N2H4）作为燃料，用N2O4作氧化剂，燃烧后生成的高温氮气和水蒸气以很高的速度从火箭尾部喷出，使火箭升空。

火箭发射过程中将燃料的化学能转化为________能和________能。

16、骑自行车上坡前，往往要加紧蹬几下以加大自行车速度，从能的转化来说明这样做的好处。

以举重、马拉车为例，说明能量的相互转化（举重：化学能→势能；马拉车：化学能→动能和热能），并引出能量转化的量度――功一、功读图并思考：从力和运动角度分析，举重运动员向上举起杠铃和马向前拉车两种情景有什么共同的特点？――杠铃和马车都受到力的作用，并且在力的方向上都发生了移动。

（1）用手沿水平方向推一辆放在水平桌面上的小车，小车在力的作用下前进了一段距离，力学中就说，手对小车做了功。

（2）起重机起吊重物（图2），对重物有向上的拉力，重物在拉力F的作用下升高一段距离s，力学中就说，起重机对重物做了功。

请同学们归纳一下，上述两例有什么共同点和不同点？共同点——有作用力，在力的方向上通过一定距离。